Искра эволюции: как разное соседство создаёт новые виды
Простое изменение состава видов может повлиять на ход эволюции: исследовательская группа из Университета Берна и Университета Британской Колумбии в Канаде показала, что присутствие всего одного другого вида рыб достаточно, чтобы вызвать появление новых видов у колюшек.
В ходе исследования команда изучила популяции трёхиглой колюшки — мелкой рыбы размером с палец — из озёр западной Канады. Эти озёра образовались после таяния ледников последнего ледникового периода менее 12 000 лет назад и были затем заселены колюшками из моря. Хотя многие из этих озёр схожи по условиям, они различаются в одном аспекте: в одних вместе с колюшками живёт другой вид рыб — колючий керчак, а в других озёрах керчаки отсутствуют.
Это, казалось бы, простое экологическое различие — жизнь с керчаками или без них — неоднократно толкало колюшек на разные эволюционные пути: в озёрах с керчаками колюшки эволюционировали в более стройные пелагические формы, а в озёрах без керчаков стали более коренастыми бентофагами.
Репродуктивная изоляция как решающий шаг к новым видам
Чтобы проверить, привели ли экологические различия между колюшками из этих разных типов озёр к эволюции новых видов, исследователи поймали несколько сотен колюшек из нескольких озёр с керчаками и без них и поместили их в большие экспериментальные пруды. Генетический анализ происхождения более 400 потомков показал, что рыбы предпочитали спариваться с партнёрами из того же типа озера.
В некоторых случаях это предпочтение было настолько сильным, что популяции из разных типов озёр полностью разделились. «Возможность наблюдать возникновение новых видов стала возможной только благодаря нашему экспериментальному подходу», — объясняет доктор Мариус Решти из Института экологии и эволюции Университета Берна, первый автор исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Взаимодействие с одним экологически схожим видом критически важно для эволюции
Исследование также показывает, что степень изоляции не была случайной, а зависела от того, насколько популяции адаптировались — как по форме тела, так и на геномном уровне — к присутствию керчаков. Проще говоря, чем больше популяции различались по форме и генам между озёрами с керчаками и без них, тем менее охотно они спаривались.
«Примечательно, что керчаки и колюшки почти не взаимодействуют напрямую. Вместо этого они конкурируют за схожую добычу и имеют общих хищников, влияя друг на друга в основном косвенно через эти экологические связи», — объясняет Решти.
«Наши результаты показывают, что косвенные взаимодействия между экологически схожими видами также могут запустить этот эволюционный процесс», — говорит он.
Хрупкий эволюционный баланс между взаимодействующими видами
Исследование показывает, что даже небольшие экологические различия могут повлиять на ход эволюции. Оно также подчёркивает, насколько чувствительны взаимодействия между видами для биоразнообразия в целом: в зависимости от того, как и какие взаимодействия изменяются, могут формироваться новые виды или исчезать существующие.
«Мы недавно узнали, что одна из изученных нами популяций колюшек вымерла после того, как в её озеро был заселён хищный чужеродный вид рыб. Это печальный пример того, как вмешательство человека может изменить сосуществование видов и тем самым глубоко повлиять на естественные эволюционные процессы», — говорит Решти.
Исследователи продолжают изучение видообразования, в том числе в водоёмах Центральной Европы, таких как регион Боденского озера, где колюшки также адаптировались к разным местообитаниям.